CN102483507B - 线性电动机及透镜单元 - Google Patents

Abstract

提供一种小型的线性电动机。其具有将驱动用的磁图案被磁化后的第1区域和位置检测用的磁图案被磁化后的第2区域沿着直线状的驱动方向设置的磁体；与第1区域相向配置，对磁体发生在驱动方向的驱动力的驱动线圈；与第2区域相向配置的磁传感器；以及用于支持磁体、驱动线圈及磁传感器，以使驱动线圈及磁传感器和磁体能够沿着驱动方向相对地移动的基体部件。

Description

线性电动机及透镜单元

技术领域

本发明涉及线性电动机及透镜单元。

背景技术

以前，作为线性电动机可动体的位置检测机构，公知的有使用了丝线(wire)和旋转式编码器的机构。该机构通过用旋转式编码器检测出与在作为可动部的移动台和导轨的固定侧之间架设的丝线之间的相对的位移量，来实现位置检测(参照专利文献1)。

[专利文献1]日本特开平9-222318号公报

发明内容

然而在上述机构中，因为除了旋转式编码器之外，又使用了对丝线给予预定的张力的丝线卷取机，所以存在装置大型化的课题。

为了解决上述课题，本发明的第1方式中的线性电动机，具有：磁体，沿着直线状的驱动方向设置了将驱动用的磁图案磁化后的第1区域和将位置检测用的磁图案磁化后的第2区域；驱动线圈，与第1区域相向配置，对磁体使之在驱动方向发生驱动力；磁传感器，与第2区域相向配置；以及基体部件，用于支持磁体、驱动线圈及磁传感器，以使驱动线圈及磁传感器和磁体能够沿着驱动方向相对地移动。

此外，为了解决上述课题，在本发明的第2方式中的透镜单元具有上述线性电动机。

再者，上述的发明内容，并未列举出本发明必要的特征的全部。此外，这些的特征群的辅助组合也能构成为发明。

附图说明

图1是示意性地表示线性电动机的全体构造的立体图。

图2是概略性地表示线性电动机的构造的剖面图。

图3是概略性地表示固定被驱动体的固定部的图。

图4是概略性地表示移动线圈型线性电动机的构造的剖面图。

图5是示意性地表示摄像装置的全体构造的概略图。

图6是示意性地表示透镜单元的驱动部的构造的概略图。

具体实施方式

以下，通过发明的实施的方式说明本发明，不过，以下的实施方式并非限定技术方案涉及的发明。此外，在实施方式中被说明的特征的组合也不是全部都是发明的解决手段所必需的。

图1，是示意性地表示本实施方式涉及的线性电动机100的全体构造的立体图。线性电动机100具有动子110、定子120、霍尔(Hall)元件131、132、基体部件140及运算部150。动子110是圆柱形状的磁体，定子120具有圆筒形状的驱动线圈。

动子110借助被设置在基体部件140的支持部142上的直动轴承144而被支持。另外，定子120也被基体部件140支持，有着比动子110的外径还大的内径，定子120的内面从动子110分离。根据该构成，动子110能够沿着定子120，在其长度方向顺滑地移动。以下设该长度方向为X轴方向、设与线性电动机100的载置面正交的方向为Z轴方向、设与X轴及Z轴正交的方向为Y轴方向，来进行说明。

图2，是概略性地表示线性电动机100构造的剖面图。动子110具有3个区域，即驱动用的磁图案被磁化的驱动用区域112、位置检测用的磁图案被磁化的位置检测用区域114及中间区域116。

中间区域116，具有在动子110相对于基体部件140移动时，能够固定被驱动体的固定部。在这里，通过将中间区域116设定为非磁化区域能够减轻驱动用区域112及位置检测用区域114的各自的磁场互相给予的影响。再者，即使不设置被驱动体的固定部而仅仅使之为不做磁化的区域，也能获得该效果。此外，也可以不设置该中间区域116，而采用驱动用区域112和位置检测用区域114邻接的构成。

继续，说明关于线性电动机100的驱动部及位置检测部的构成。如图2所示，动子110的驱动用区域112的磁图案，以沿X轴方向磁极排列的状态被磁化。与此相对，位置检测用区域114的磁图案，以沿适合于位置检测的朝向即沿与X轴方向正交的方向排列磁极的状态被磁化。

定子120的驱动线圈122是构成U相、V相及W相的线圈列，被沿着X轴方向排列。各线圈的X轴方向的幅度是同样的，在这里，为动子110的驱动用区域112的1磁极幅度的1/3。

在驱动线圈122中，当将驱动用区域112的磁极间距(N-S间)设为相位180度时，通过供给与具有120度的相位差的位置对应的三相电流，而根据与驱动用区域112的磁图案的关系在X方向发生推力。并且，根据动子110的位置，来控制对线圈供给的电流，由此能够控制动子110向X轴方向的移动。

通过位置检测用区域114和被配置在与位置检测用区域114相向的位置上的霍尔元件131、132检测出动子110的位置。霍尔元件131、132，因为输出与其所处的位置的磁场强度及极性对应的电压，因此随着动子110的移动而输出电压发生变化。通过运算部150使用这个输出电压进行运算，输出动子110的位置信息。

譬如，设想位置检测用区域114的端部的与霍尔元件131相向的面是S极，动子110的初期位置是霍尔元件131到达其端部相向的位置的位置时的情况。动子110移动，以位置检测用区域114的N极、S极的顺序将霍尔元件131相向的位置移动相当于2磁极幅度后停止时，成为S极到达霍尔元件131相向的位置的状态。这个时候，霍尔元件131的输出电压为从S极起，依序检测出N极、S极的磁场后的正弦波状的信号(A信号)。霍尔元件132在磁场的相位偏离90度，且霍尔元件131是S极的时候，变为：在N-S极的边界，磁场输出为0的偏离90度的正弦波状信号(B信号)。

能够由运算部150将具有90度的相位差的正弦波信号分频，生成具有预定的分辨率的位置脉冲。当在原点传感器位置或动子110停止在预定的机械止动位置时，通过重置脉冲的计数，能够根据计数数目检测出任意的位置。其结果，能检测出动子110的更精确的位置。

图3，是概略性地表示在动子110中的中间区域116的固定部的图。通过在中央的开口部连接限制器具，能固定被驱动体。通过把中间区域116作为无磁化区域，能够减轻驱动用区域112和位置检测用区域114的磁场互相带来的影响，不过，在这里，还能够通过使作为非磁化区域的中间区域116为被驱动体的固定部，而有效地利用动子110的区域。

如上所述，在本实施方式中能够通过对一个部件的驱动用区域112及位置检测用区域114的磁化和设置磁传感器的构成来实现位置检测。即，因为也可以不追加性地给予作为位置检测用的分体的构造物，所以能期待线性电动机的小型化。此外，在一次磁化工序中，能够对驱动用区域112和位置检测用区域114的两者进行磁化，所以，能削减制造工序。因此，也能有利于制造方面的成本降低。

还有，如图2及图3所示，在上述实施方式中，驱动用区域112的磁图案的间距，比位置检测用区域114的磁图案的间距大。通过成为这样的构成，能够实现比驱动用区域的磁图案间距还细微的位置控制。

譬如，如上述实施方式所述，在使用3相线圈、设1个线圈的幅度为驱动用区域112的1磁极幅度的1/3时，通过按照与该线圈同样的间距构成位置检测用区域114的间距，能够把握与各线圈相向的位置的驱动用区域112的磁极。此外，通过构成为更细小的间距、进行1-2相励磁等的更精细的控制，能实现进一步的高精度的位置控制。再者，其构成不仅限于3相线圈，也可以为2相或4相以上，另外，也可以为单相。

此外，上述实施方式中举动子110的形状是圆柱形状为例进行了说明。由于为圆柱形状，譬如，与四角柱形状相比，能够得到空间的有效利用、适应直动轴承等方面有利这样的效果。与此相反，根据用途、安装环境等，有时也适合为四角柱形状、扁平形状等的形状，所以，也可以以四角柱形状、扁平形状等的形状构成。

此外，在上述实施方式中，作为磁传感器列举了使用霍尔元件的例子进行了说明，不过，不限定于此。也可以为采用磁敏二极管、磁阻效应元件等的构成。

此外，上述实施方式中，举在动子110外侧配置定子120的驱动线圈122的例子进行了说明，不过，不限定于此。可以采用将中心轴作为定子，固定在基体部件上，在其周围配置圆筒形状的磁体作为动子的构成。该情况下，优选中间区域116的固定部为避开了中心轴的构成，不过，也可以不形成中间区域116，让驱动用区域112和位置检测用区域114邻接。另外，可以构成为不是在基体部件上设置霍尔元件131、132，而是在定子上设置。

此外，在上述实施方式中，以动子110是磁体的移动磁体型线性电动机为例进行了说明，不过，不限定于此。也能适用于线圈作为动子而起作用的移动线圈型的线性电动机。

图4，是表示作为与上述实施方式不同的另外的实施方式的移动线圈型线性电动机的概略的剖面图。线性电动机200具有定子210、动子220、被设置在动子220上的霍尔元件224、225、基体部件230及运算部240。

定子210被基体部件230支持，为具有比圆柱形状的动子220的外径更大的内径的圆筒形状。定子210的内面与动子220分离。动子220，通过被设置在基体部件230的支持部上的直动轴承而支持。根据这个构成，动子220沿着定子210在X轴方向顺畅地移动。

定子210具有磁体212，磁体212具有驱动用区域214、位置检测用区域216及中间区域218三个区域。驱动用区域214中，磁极在X轴方向排列的驱动用的磁图案被磁化。另外，在位置检测用区域216中，磁极在与X轴方向正交的方向排列的位置检测用的磁图案被磁化。中间区域218，为了减轻驱动用区域214、位置检测用区域216各自的磁场给互相带来的影响，而成为未磁化区域。

动子220，具有中心轴以及包含被安装在中心轴周围的多个线圈的驱动线圈222。驱动线圈222是构成U相、V相及W相的线圈列，沿着动子220的长度方向被排列。各线圈的长度方向的幅度相同，大概为驱动用区域214的1磁极的幅度的1/3。

在该驱动线圈222中，在将驱动用区域214的磁极间距(N-S间)设定为相位180度时，通过供给与具有120度的相位差的位置对应的三相电流，根据与驱动用区域214的磁图案的关系，在X轴方向发生推力。并且，按照动子220的位置，控制对线圈施加的电流，而能够控制动子220向X轴方向的移动。

动子220的位置，根据位置检测用区域216和在与位置检测用区域216相向的位置上配置的霍尔元件224、225来检测。霍尔元件224、225，因为输出与各自所处的位置的磁场的大小及极性对应的电压，所以随着动子220的移动，霍尔元件224、225输出互相偏离90度相位的正弦波状电压。运算部240使用这个输出电压进行运算和计数，而输出动子110的位置信息。

如上所述，通过向定子210的磁体212的驱动用区域214及位置检测用区域216的磁化以及设置磁传感器的构成能够实现位置检测。即，因为不需要追加性地给予作为用于位置检测的分体的构造物即可完成，所以能够有利于线性电动机的小型化。

图5，是概略性地表示具有作为上述实施方式涉及的线性电动机的应用例的透镜单元300的摄像装置500的图。摄像装置500，组合透镜单元300和摄像部400而形成。

透镜单元300，具有镜筒310、动子320、定子330、霍尔元件341、342、透镜保持框350、导向轴360、滑动部370及透镜群380。透镜群380中包含的聚焦透镜382及384，沿着共同的光轴C而排列。透镜单元300，与后述的摄像部400的支架部460连接，与摄像部400形成一体。

动子320是圆柱形状的磁体，驱动用的磁图案被磁化。定子330相对于镜筒310被固定，具有圆筒形状的驱动线圈。另外，定子330具有比动子320的外径大的内径，其内面从动子320分离。

霍尔元件341、342被固定于镜筒310，检测伴随动子320的移动的磁场的变化。用霍尔元件341、342检测出的磁场的变化，动子320的位置被检测，不过，关于详细情况将后述。透镜保持框350与动子320连接，并随着动子320移动而移动。滑动部370具有比导向轴360的外径稍大的内径的圆筒部，其内面从导向轴360的表面松动嵌合。根据这样的构成，通过对定子330的驱动线圈供给电流而使动子320移动，而能够驱动被透镜保持框350保持的聚焦透镜382。

摄像部400，具有包含主镜440、辅助镜442、五棱镜470、取景器光学系统490的光学系统，和包含焦点检测部430、控制部450、运算部452、测光部480等的控制系统。再者，当主镜440移动到摄影位置时，辅助镜442也从入射光的光路躲避。

此外，相对于入射光倾斜地配置处于待机位置的主镜440，将入射光的一部分向被配置在上方的聚焦屏472反射。聚焦屏472，被配置在与光学系统的成像面共轭的位置，将来自光学系统的被拍摄对象像成像。借助五棱镜470从取景器光学系统490观察在聚焦屏472上被成像的被拍摄对象像。在主镜440透过的入射光被辅助镜442反射，向焦点检测部430入射。并且，焦点检测部430检测出来自透镜单元300的被拍摄对象像的调焦状态。

在摄像部400中，相对于来自透镜单元300的入射光，在主镜440的后方，沿着光轴C配置快门420、光学过滤器412及摄像元件410。在按压了摄像部400的释放(解锁)开关的情况下，首先，主镜440移动到摄影位置，躲避入射光的光路。这样，入射光朝快门420入射。并且，一打开快门420，入射光马上直进而到达摄像元件410，被拍摄对象像在摄像元件410的受光面成像。在受光面形成的被拍摄对象像，被摄像元件410进行光电转换。

摄像部400进行自动聚焦处理时，则由控制部450，通过对透镜单元300的驱动线圈外加驱动图案电流而使之驱动聚焦透镜382。在本实施方式中采用了相位差AF方式，对来自透镜单元300的入射光，用分离透镜(separating lens)生成2个图像后，用线性传感器计测其图像间隔，检测出焦点的偏差量。并且，决定聚焦透镜382的调焦位置，对用于驱动到调焦位置的驱动线圈施加驱动图案电流。再者，在本实施方式中虽然采用了相位差AF方式，不过，特别在以动态图像摄影为主的时候等，也可以为使用对比AF方式的构成。

图6，是示意性地表示透镜单元300构造的概略图。动子320是圆柱形状的磁体，具有驱动用的磁图案被磁化后的驱动用区域322、位置检测用的磁图案被磁化的位置检测用区域324及固定部326。定子330具有圆筒形状的驱动线圈332及直动轴承334。

以在X轴方向磁极排列的状态，动子320的驱动用区域322的磁图案被磁化。另外，以在与X轴方向正交的方向磁极排列的状态，位置检测用区域324的磁图案被磁化。固定部326成为不被磁化的区域，与透镜保持框350连接。

动子320，通过直动轴承334而被支持。此外，在滑动部370内侧两端配置直动轴承372，滑动部370通过直动轴承372被导向轴360支持。根据这样的构成，聚焦透镜382，对光轴方向能顺畅移动。

如上所述，滑动部370相对于导向轴360松动嵌合。即，让彼此的嵌合具有余量。对此，设定直动轴承334的嵌合公差要比导向轴360的嵌合公差还小。即动子320，成为比导向轴360的自由度还低的、被限制的程度高的结构。

由此，与形成为动子320比导向轴360的限制度低的构成相比，能稳定地驱动动子320。这样，使用线性电动机作为导向轴时，通过作为多个导向轴里面限制度最高的导向轴使用，能够让线性电动机的驱动稳定。

定子330的驱动线圈332是构成U相、V相及W相的线圈列，沿着X轴方向排列。设各线圈的宽度同样，大概为动子320的驱动用区域322的1磁极的宽度的1/3。

在这个驱动线圈332中，在设驱动用区域322的磁极间距(N-S间)为相位180度时，通过供给与具有120度的相位差的位置对应的三相电流，而依照与驱动用区域322的磁图案的关系在X轴方向发生推力。并且，按照动子320的位置，控制对线圈施加的电流，由此能控制动子320向X方向的移动。

由位置检测用区域324和在与位置检测用区域324相向的位置被配置的霍尔元件341、342检测动子320的位置。霍尔元件341、342，因为输出与各自所处的位置的磁场的强度及极性对应的电压，所以随着动子320的移动，霍尔元件341、342输出互相偏离90度相位的正弦波状电压。运算部452通过用这个输出电压进行运算和计数，输出动子320的位置信息。

通过采用如以上所述的构成，能够沿着与动子的驱动方向平行的光轴方向移动被连接于动子320的聚焦透镜382。还有，在上述实施方式中，举摄像部400有运算部452为例进行了说明，不过，透镜单元300也可以为具有运算部452的构成。此时，运算部452算出的动子320的位置信息，经由支架部460发送给摄像部400的控制部450。

以上，用实施的方式说明了本发明，不过，本发明的技术的范围不被上述实施方式记载的范围所限定。本领域技术人员明白，对上述实施的方式能够施加多种多样的变更或改良。根据技术方案的记载可以明确施加了这样的变更或改良的方式也包含在本发明的技术范围中。

符号的说明

100线性电动机，110动子，112驱动用区域，114位置检测用区域，116中间区域，120定子，122驱动线圈，131、132霍尔元件，140基体部件，142支持部，144直动轴承，150运算部，200线性电动机，210定子，212磁体，214驱动用区域，216位置检测用区域，218中间区域，220动子，222驱动线圈，224、225霍尔元件，230基体部件，240运算部，300透镜单元，310镜筒，320动子，322驱动用区域，324位置检测用区域，326固定部，330定子，332驱动线圈，334直动轴承，341、342霍尔元件，350透镜保持框，360导向轴，370滑动部，372直动轴承，380透镜群，382聚焦透镜，384聚焦透镜，400摄像部，410摄像元件，412光学过滤器，420快门，430焦点检测部，440主镜，442辅助镜，450控制部，452运算部，460支架部，470五棱镜，472聚焦屏，480测光部，490取景器光学系统，500摄像装置

Claims (12)

1.一种线性电动机，其中，

具有：

在沿驱动方向的长度方向的一直线上的不同位置设置了驱动用的磁图案被磁化的第1区域和位置检测用的磁图案被磁化的第2区域的磁体；

与所述第1区域相向配置，在所述驱动方向对所述磁体发生驱动力的驱动线圈；

与所述第2区域相向配置的磁传感器；以及

用于支持所述磁体、所述驱动线圈及所述磁传感器，以使所述驱动线圈及所述磁传感器和所述磁体能够沿着所述驱动方向相对地移动的基体部件；

所述磁体能够相对于所述基体部件移动，在所述第1区域和所述第2区域之间具有没有被磁化的第3区域，在所述第3区域具有被驱动体的固定部。

2.根据权利要求1所述的线性电动机，其中，

所述驱动用的磁图案的间距，比所述位置检测用的磁图案的间距大。

3.根据权利要求1所述的线性电动机，其中，

所述磁体是圆柱形状。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的线性电动机，其中，

所述驱动线圈具有多相。

5.根据权利要求1至3中任意一项所述的线性电动机，其中，

具有运算部，该运算部基于所述磁传感器的输出而输出所述磁体的位置。

6.一种透镜单元，其中，

具有权利要求1至3任意1项所述的线性电动机和透镜；

所述透镜，以能够沿着与所述驱动方向平行的光轴方向移动的状态，被在与所述驱动方向平行的方向具有多个导向轴的透镜保持框所保持；

作为所述多个导向轴中的限制度最高的导向轴，使用所述线性电动机。

7.一种线性电动机，其中，

具有：

在沿驱动方向的长度方向的一直线上的不同位置设置了驱动用的磁图案被磁化的第1区域和位置检测用的磁图案被磁化的第2区域的磁体；

与所述第1区域相向配置，在所述驱动方向对所述磁体发生驱动力的驱动线圈；

与所述第2区域相向配置的磁传感器；以及

用于支持所述磁体、所述驱动线圈及所述磁传感器，以使所述驱动线圈及所述磁传感器和所述磁体能够沿着所述驱动方向相对地移动的基体部件；

所述第1区域的磁图案以磁极被排列在所述驱动方向上的状态被磁化；所述第2区域的磁图案以磁极被排列在与所述驱动方向正交的方向上的状态被磁化。

8.根据权利要求7所述的线性电动机，其中，

所述驱动用的磁图案的间距，比所述位置检测用的磁图案的间距大。

9.根据权利要求7所述的线性电动机，其中，

所述磁体是圆柱形状。

10.根据权利要求7至9中任意一项所述的线性电动机，其中，

所述驱动线圈具有多相。

11.根据权利要求7至9中任意一项所述的线性电动机，其中，

具有运算部，该运算部基于所述磁传感器的输出而输出所述磁体的位置。

12.一种透镜单元，其中，

具有权利要求7至9任意1项所述的线性电动机和透镜；

所述透镜，以能够沿着与所述驱动方向平行的光轴方向移动的状态，被在与所述驱动方向平行的方向具有多个导向轴的透镜保持框所保持；

作为所述多个导向轴中的限制度最高的导向轴，使用所述线性电动机。